“注入新鮮血液”這個短語長期以來一直被用作一種比喻，象徵著新鮮思想對停滯組織所起的振興作用。但現在的研究表明，它在字面意義上也適用。在一項讓人聯想到吸血鬼傳說和沐浴血液故事的進展中，年輕血液似乎確實能使老年大腦恢復活力。
斯坦福大學的神經科學家託尼·韋斯-科雷領導的研究人員在2014年的一項研究中表明，輸注年輕小鼠的血液可以逆轉老年小鼠的認知和神經功能障礙。他們使用了一種有點奇怪的技術，將兩隻小鼠縫合在一起，使它們共享一個迴圈系統（稱為連體共生），結果發現，與年輕同伴連在一起的老年小鼠，其大腦中稱為海馬體的區域的基因活動發生變化，神經連線增加，突觸可塑性增強。突觸可塑性被認為是學習和記憶的基礎機制，在這種機制中，神經連線的強度會隨著經驗的積累而改變。他們還給老年小鼠輸注了年輕的血漿（血液的液體成分，含有蛋白質和激素，但不含細胞），這顯著提高了它們在學習和記憶測試中的表現。
如果這些發現能在人類身上得到複製，可能會產生深遠的影響。隨著預期壽命的延長，正常的年齡相關認知能力下降以及阿爾茨海默病等神經退行性疾病的負擔已成為全球最大的公共衛生挑戰之一。海馬體是形成“情節”記憶（事件回憶）和空間記憶（用於物理導航）的關鍵區域，它特別容易受到衰老的影響，隨之而來的是學習和記憶能力的下降；當患上阿爾茨海默病時，它也會在早期惡化。
支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在週三發表於《自然》雜誌上的新研究中，韋斯-科雷及其同事更進一步地表明，來自人類臍帶和年輕成人的血漿對老年小鼠也有有益的影響，這是在人體中測試該方法的一小步。“這表明，年輕生物（包括人類）的血液中存在一些因子（或成分），可以使老年大腦恢復活力，使其更像年輕的大腦一樣工作，”韋斯-科雷說。“這讓我們離（人體）更近了一步，因為它表明人類血液中也含有相同的因子。”他們還發現了一種蛋白質，該蛋白質似乎對產生這些益處非常重要，為開發治療認知能力下降的方法提供了新的關注點。肯塔基大學的生物學家埃裡克·布拉洛克（未參與該研究）說：“他們分離出一個可藥物化的靶點，該靶點似乎可以使海馬體中與年齡相關的認知能力下降恢復活力。” “這相當令人興奮。”
研究小組從人類臍帶以及年齡較小和較大的成年人（19至24歲和61至82歲）那裡提取了血漿。他們發現，根據血漿來源年齡的不同，許多蛋白質的水平也不同。他們每隔四天給老年小鼠（經過基因改造，使其免疫系統缺陷，不會對人類血漿產生不良反應）輸注三種類型的血漿，持續兩週。研究人員發現：臍帶血漿增加了與神經可塑性和記憶相關的幾個基因的活性；年輕成人血漿激活了同一基因的一個子集；而老年成人血漿對基因表達沒有影響。然後，研究人員測量了用每種型別的血漿或鹽溶液處理的小鼠海馬體中的電活動，結果表明，臍帶血漿促進了一種稱為“長期增強作用”（LTP）的突觸可塑性，這種突觸可塑性被廣泛認為是記憶的神經基礎。
然後，研究人員表明，這些益處延伸到了行為方面。他們使用了一種恐懼條件反射任務，在這種任務中，小鼠必須記住它們受到電擊的圍欄；以及一種迷宮任務，該任務涉及記住許多孔中的一個它們可以安全隱藏的孔。與輸注鹽溶液的動物相比，用臍帶血漿處理的小鼠在兩項任務中的表現都明顯更好。布拉洛克說：“重要的是，它顯示了對依賴於海馬體的行為的影響；我們知道這些行為會隨著年齡的增長而改變，”而且這些變化“可以透過這種治療逆轉”。
為了追蹤可能產生這些影響的原因，研究小組編制了一份小鼠和人類共有且水平隨著年齡下降的血漿蛋白質清單。然後，他們測試了一些最好的候選蛋白質，發現其中兩種會影響神經可塑性。其中一種（CSF2）已被知可以逆轉患有阿爾茨海默病的小鼠的認知障礙和有毒蛋白質積聚，因此他們將重點放在第二種蛋白質TIMP2上，該蛋白質在衰老大腦中的作用尚未被研究。
研究人員使用放射性標記來表明，靜脈注射的TIMP2可以穿過血腦屏障。然後，他們將這種蛋白質注射到具有正常免疫系統的老年小鼠體內，發現這再現了臍帶血漿對記憶表現和海馬體LTP的有益影響，而經過基因改造缺乏TIMP2的小鼠則表現出LTP減少。這些結果表明，TIMP2足以產生有益的影響。因此，為了證明TIMP2對於記憶功能也是必要的，他們給正常的年輕小鼠注射了TIMP2中和抗體。這導致年輕小鼠在空間記憶任務中表現非常差。最後，他們表明，用去除了TIMP2的臍帶血漿處理的老年（免疫缺陷）小鼠，並沒有出現使用正常血漿所見的記憶力改善。“我們對此感到驚訝，”韋斯-科雷說。“我沒想到會如此明確。”
TIMP2是調節一類酶活性的蛋白質家族之一，而這些酶反過來又調節許多不同的蛋白質。“也許這就是為什麼TIMP2如此強大的原因，”韋斯-科雷說。“它不僅僅具有一個功能，而是調節著廣泛的蛋白質及其活性的網路。”儘管結果如此引人注目，但韋斯-科雷並不認為TIMP2是全部。“如果這是唯一的因素，那就太好了，但它可能非常重要，”韋斯-科雷說。布拉洛克同意：“這當然是一個合理的目標，”他說。
這項研究留下了許多未決問題，研究小組正在努力解決這些問題。“我們正在努力找出這些因子在體內產生的部位，為什麼它們會隨著年齡的增長而減少，以及我們是否有可能調節[它們]？” 韋斯-科雷說。“來自血液的因子如何與大腦對話？它們是與大腦中的血管相互作用，直接調節神經元還是調節支援細胞？” 韋斯-科雷和他的同事也在尋找其他因子。他們先前發現，除了老年小鼠從年輕血液中受益之外，暴露於老年血液的年輕小鼠的記憶力也會下降，這表明老年血液可能含有“衰老”因子。“我們想知道這些是什麼，因為人們有可能抑制[這些]因子，從而也產生有益的效果，”韋斯-科雷說。“在基本的生物學層面上仍然有很多問題有待解決。”
這裡也有直接的醫學意義。“這些發現使我們能夠向前邁進，直接在人體中測試人類血漿輸注，”韋斯-科雷說。“下一步是進行安全試驗，然後進行更大規模的療效試驗。”去年，一家名為Ambrosia的加利福尼亞州蒙特雷公司啟動了美國首個臨床試驗，以測試年輕血液在人體中的抗衰老作用，但參與者必須付費才能參加，這引發了倫理問題。韋斯-科雷對這項試驗持批評態度，但他共同創立的公司Alkahest最近在18名阿爾茨海默病患者身上完成了一項更嚴格的小型安全試驗，“沒有不良副作用”。這種療法的一個優勢是，毒理學測試在很大程度上是不必要的。“血漿是一種人類產品，因此您不必在動物身上進行毒理學研究，”韋斯-科雷說。“如果我們發現對人類有益的血漿成分，那麼您可以在幾年內潛在地使用它，而典型的藥物開發計劃是五到十年。” 他補充說，也可能“合成生產這些因子或開發模仿其活性的小分子，但這需要更長的時間。”